本发明涉及一种矿井偏移成像方法，具体是一种基于遗传优化算法的矿井前方断层kirchhoff偏移成像方法。
背景技术：
1、绿色煤炭资源丰富的中西部地区受地面复杂地形、黄土覆盖、基岩裸露等客观不利因素影响，地面三维地震精度受到了一定限制；在多煤层地区，随着浅部上组煤的开采和多层采空区以及地表沉陷的影响，地面不再具备地震勘探条件，因此，在煤矿井下开展地震勘探研究十分迫切。矿井地震勘探具有距离目标体近、地震波能量和高频成分衰减少、地震波传播路径干扰少、分辨率高等特点，进而被运用于煤巷断层的超前探测。
2、在隧道体波地震超前探测技术的基础上进行了技术研究，比如刘盛东等提出了mine seismic prediction(msp)探测技术利用地震反射波探测技术，采用巷道多次覆盖观测系统采集地震数据，通过能量合成与分解、波场分离、偏移叠加等处理技术，形成矿井地震波超前探测技术；沈鸿雁等提出了reflected-wave tunnel prediction(rtsp)预报技术；梁庆华等提出矿井多波多分量超前探测技术；然而这些技术借鉴隧道的反射体波法，可以解决岩巷掘进的超前探测问题。目前，在超前探测中常用的方法的是kirchhoff偏移成像方法，然而传统的射线类kirchhoff偏移成像方法存在以下问题：1)在几何射线的焦散区和阴影区内失效。2)只能利用一次波信号，一次反射波至往往难以对复杂构造进行有效成像，由此引起的偏移算子的截断会造成大量的偏移噪声；3)当速度模型的不均匀程度超过一定限度后成像精度降低。
3、为了上述问题造成的偏移成像结果信噪比较低的问题，将kirchhoff偏移算法与最小二乘成像框架相结合，从而提高计算精度，传统对模型的反射系数模型m更新方法主要有牛顿法和共轭梯度法，前者存在如下问题：1)容易陷入局部极小；2)迭代过程不能保证函数值一直下降；3)需要求解海森矩阵求逆。后者有效地的避免了上述问题，但是依然存在需要存储和计算海森矩阵、一阶导数以及对于非二次问题，存在极个别情况会无法达到收敛。这里提出应用遗传算法来解决这一问题，遗传算法在搜索过程中不用计算目标函数的导数只需要计算目标函数值。所以它具有直接反演方法的全部优点。
4、基于次，本发明将常规kirchhof积分算子与最小二乘成像框架相结合，利用遗传优化算法对模型的反射系数模型m(x,z)，从而提高传统的偏移成像精度，并将其利用到井下地震波超前探测研究。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了克服传统矿井kirchhoff偏移精度受限的问题，将常规kirchhoff积分算子与最小二乘成像框架相结合，利用遗传优化算法对模型的反射系数模型m(x,z)，从而提高传统的矿井的偏移成像精度。基于此，提出了一种基于遗传优化算法的矿井前方断层kirchhoff偏移成像方法。
2、本发明的目的是通过以下技术方案实现的：(1)利用常规速度分析获得光滑速度模型；(2)利用kirchhoff积分算子进行正传波场的计算p(x,z；ω)；(3)利用kirchhoff积分算子获得反向波场d(x,z；ω)的计算；(4)利用互相关成像条件获得偏移成像结果；(5)利用遗传优化算子对偏移成像结果进行优化迭代；(6)获得最终的偏移成像结果。
3、本发明所述的一种基于遗传优化算法的矿井前方断层kirchhoff偏移成像方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、步骤一：在迎头位置布置m个检波器，道间距为l米；在巷道迎头和侧帮腰线位置布置震源，共计n个震源，炮间距为ds，在后方距离最近的检波器为a米处；
5、步骤二：利用设备连接震源和检波器，形成地震超前探测观测系统；
6、步骤三：沿巷道建立二维坐标系，x方向为指向迎头，y方向为垂直于巷道侧帮，以模型边界上巷道面的中心为原点建立二维坐标系，将震源位置与检波器位置归入上述的二维坐标系中；
7、步骤四：设置采样间隔为l ms，采样时间长度为t s，进行数据采集，获取实测的地震记录d(y；t)；
8、步骤五：读入模型参数v(x,y)(速度模型参数)其中横向参数为nx个，纵向深度为ny个，网格间距分别为dx和dy，以检波器为边界；
9、步骤六：利用kirchhoff积分算子计算正向延拓场p(x,y；t)，公式如下：
10、
11、其中：s闭合曲面，[p]波场p的推迟位，为波场关于时间导数的推迟位，v为速度参数，r为地下到震源位置的距离，t为时间。
12、步骤七：利用kirchhoff积分算子计算反向延拓场d(x,y；t)，这种外推与正向外推不同，它不代表一个物理过程，而只是一种重建波场的计算过程。
13、步骤八：进行互相关成像，获得最终的偏移成像结果i1(x,y)，计算公式如下：
14、i1(x,y)＝∫dtp(x,y；t)d(x,y；t) (2)
15、步骤九：将剩余的n-1炮分别按步骤六-步骤八进行循环，获得每一个单炮偏移成像结果i2(x,y)l in(x,y)；
16、步骤十：将所有单炮偏移成像结果进行叠加获得最终的偏移成像结果i(x,y)：
17、i(x,y)＝i1(x,y)+i2(x,y)+…+in(x,y) (3)
18、步骤十一：利用遗传算法对最终的偏移成像结果进行优化；
19、步骤十二：计算目标函数q(m)：
20、
21、步骤十三：如果满足精度要求后，输出最终的偏移成像结果i(x,y)，如果不满足进度，重复步骤六-十二，直至满足要求。
22、上述方案中所述步骤十一：
23、a、通过光滑速度模型计算观测的反射系数模型参数m(x,y)；
24、b、给定模型参数m(x,y)的搜索范围，并且对模型参数编码处理；
25、c、随机产生初始群体m0(x,y)；
26、d、把各模型反射系数模型参数的目标函数值转换成适应度函数值；
27、e、根据各模型的适应度函数值决定各模型的取舍(选择、再生)；
28、f、对保留的模型随机配对做基因交换；
29、g、基因变异；
30、h、产生下一代模型群体i(x,y)；
31、有益效果：
32、①与传统矿井的kirchhoff超前探测方法相比，本发明将kirchhoff偏移成像原理与最小二乘成像框架相结合，保留了传统kirchhoff方法的优点以及提高了计算精度；
33、②与传统的牛顿法和共轭梯度法方法相对，遗传算法在搜索过程中不用计算目标函数的导数只需要计算目标函数值。所以它具有直接反演方法的全部优点。
1.一种基于遗传优化算法的矿井前方断层kirchhoff偏移成像方法，其特征是：包括以下步骤：步骤一：在迎头位置布置m个检波器，道间距为l米；在巷道迎头和侧帮腰线位置布置震源，共计n个震源，炮间距为ds，在后方距离最近的检波器为a米处；
2.如权利要求1所述的一种基于遗传优化算法的矿井前方断层kirchhoff偏移成像方法，其特征是：所述步骤十一包括：
